過程控制工程（第二版）

1　過程控制概論
1.1　控制系統(tǒng)的組成與目標(biāo)
1.1.1　控制系統(tǒng)的由來
1.1.2　控制系統(tǒng)的組成
1.1.3　過程控制的術(shù)語與目標(biāo)
1 2　控制儀表與控制裝置
1.2.1　單元組合控制儀表
1.2.2　計算機(jī)控制裝置
1.3　過程控制策略
1.3.1　反饋控制
1.3.2　前饋控制
1.4　反饋控制系統(tǒng)的分類
思考題與習(xí)題1
2　基于過程動力學(xué)的機(jī)理建模
2.1　過程建模的目的和方法
2.2　機(jī)理建模
2.2.1　機(jī)理法建模的步驟
2.2.2　常用的方程
2.3　典型過程的動態(tài)建模
2.3.1　液體儲罐的動態(tài)模型
2.3.2　串聯(lián)液體儲罐的動態(tài)模型
2.3.3　氣體壓力儲罐的動態(tài)模型
2.3.4　夾套式換熱器的動態(tài)模型
2.3.5　管式換熱器的動態(tài)模型
2.3.6　化學(xué)反應(yīng)器的動態(tài)模型
思考題與習(xí)題2
3　基于實驗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗建模
3.1　階躍響應(yīng)建模
3 1.1　階躍響應(yīng)的獲取
3.1.2　由階躍響應(yīng)確定近似傳遞函數(shù)
3.1.3　脈沖響應(yīng)方法
3.2　回歸建模方法
3.2.1　線性回歸建模
3.2.2　離散時間模型及其辨識
3.2.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模
思考題與習(xí)題3
4　反饋控制
4.1　控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
4.1.1　以階躍響應(yīng)曲線的特征參數(shù)作為性能指標(biāo)
4.1.2　偏差積分性能指標(biāo)
4.2　三種常規(guī)的反饋控制模式
4.2 1　比例控制作用
4.2.2　比例積分控制作用
4 2.3　比例積分微分控制作用
4.3　PID控制器的選取與整定
4.3.1　控制器的選型
4.3.2　控制器參數(shù)整定
4.3.3　PID參數(shù)自整定
4.4　反饋控制系統(tǒng)的投運(yùn)
思考題與習(xí)題4
5　前饋控制和比值控制
5.1　前饋控制系統(tǒng)
5.1.1　前饋控制的基本原理
5.1.2　前饋控制系統(tǒng)的特點
5.2　前饋控制系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)形式
5.2.1　靜態(tài)前饋
5.2.2　動態(tài)前饋
5.2.3　前饋反饋控制系統(tǒng)
5.2.4　多變量前饋控制
5.2.5　用計算機(jī)實施前饋控制
5.3　比值控制系統(tǒng)
5.3.1　定比值控制系統(tǒng)
5.3.2　變比值控制系統(tǒng)
5.3.3　比值控制系統(tǒng)的實施
5.3.4　比值控制系統(tǒng)的設(shè)計、投運(yùn)及整定
5.3.5　比值控制系統(tǒng)中的若干問題
思考題與習(xí)題5
6　其他典型控制系統(tǒng)
6.1　串級控制系統(tǒng)
6.1.1　串級控制的概念及方框圖描述
6.1.2　串級控制系統(tǒng)分析
6.1.3　串級控制系統(tǒng)設(shè)計
6.1.4　串級控制系統(tǒng)舉例
6.2　非線性增益補(bǔ)償控制
6.2.1　非線性過程的特點
6.2.2　非線性補(bǔ)償方法
6.2.3　pH中和過程控制
6.3　均勻控制
6 3.1　均勻控制的由來
6.3.2　均勻控制的實現(xiàn)
6.3.3　均勻控制參數(shù)工程整定
6.4　選擇性控制系統(tǒng)
6.4.1　用于設(shè)備軟保護(hù)的選擇性控制
6.4.2　其他選擇性控制系統(tǒng)
6.5　分程控制系統(tǒng)和閥位控制系統(tǒng)
6.5 1　分程控制系統(tǒng)
6.5.2　閥位控制系統(tǒng)
思考題與習(xí)題6
7　多回路控制系統(tǒng)分析與設(shè)計
7.1　相對增益
7.1.1　相對增益的概念
7.1.2　相對增益矩陣的計算
7.2　耦合系統(tǒng)的變量配對與控制參數(shù)整定
7 2.1　耦合系統(tǒng)的變量配對
7.2.2　耦合多回路系統(tǒng)的控制器參數(shù)整定
7.3　多回路系統(tǒng)的解耦設(shè)計
7.3.1　基于方框圖的線性解耦器
7.3.2　基于過程機(jī)理的非線性解耦器
思考題與習(xí)題7
8　計算機(jī)控制系統(tǒng)
8.1　計算機(jī)控制系統(tǒng)概述
8.2　信號采集與處理
8 2 1　信號采集與變換
8 2.2　信號處理與數(shù)據(jù)濾波
8.3　數(shù)字PID控制算法
8 3 1　數(shù)字PID控制算式
8.3.2　數(shù)字PID改進(jìn)算式
8.3.3　數(shù)字PID控制的實現(xiàn)
8 3 4　數(shù)字PID控制器參數(shù)整定
8.4　數(shù)字控制系統(tǒng)舉例
8.4.1　DCS（Distrjbuted Control System）概念
8.4.2　JX-300X系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
8.4.3　JX-300X系統(tǒng)軟件
思考題與習(xí)題8
9　基于模型的控制方法
9 1　史密斯預(yù)估控制
9.1.1　史密斯補(bǔ)償原理
9.1.2　史密斯預(yù)估器的幾種改進(jìn)方案
9.2　內(nèi)?？刂?br />9.2.1　基本內(nèi)模控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
9.2.2　改進(jìn)型內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)
9.3　模型預(yù)測控制
9.3.1　模型預(yù)測控制的主要特征
9 3.2　SISO無約束動態(tài)矩陣控制
9.3 3　MIMO受約束動態(tài)矩陣控制
9.4　先進(jìn)控制應(yīng)用示例：原油蒸餾塔的多變量預(yù)測控制
9.4 1　工藝概況
9.4.2　常壓塔的多變量約束控制問題
9.4 3　常壓塔先進(jìn)控制系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果
思考題與習(xí)題9
10　過程監(jiān)督控制
10 1　監(jiān)督控制概述
10.2　過程監(jiān)視與控制
10.2.1　過程變量限值檢查法
10.2.2　過程監(jiān)控一般方法
10.2.3　質(zhì)量控制圖法
10.3　統(tǒng)計過程控制技術(shù)
10.3.1　過程能力指數(shù)
10.3.2　6-Sigma方法
10 3 3　多元統(tǒng)計控制技術(shù)
10 3.4　過程控制和統(tǒng)計過程控制的關(guān)系
思考題與習(xí)題10
11　間歇過程控制
11.1　間歇生產(chǎn)過程及控制
11 1.1　間歇生產(chǎn)過程特點
11 1 2　間歇生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)
11.2　順序邏輯控制
11.3　間歇生產(chǎn)過程中的控制
11.3.1　間歇生產(chǎn)過程的特殊控制方法
11.3.2　間歇反應(yīng)器的控制
11.4　批次對批次（Run-to-Run）控制
11.4.1　概述
11.4.2　指數(shù)加權(quán)移動平均控制算法
11.4.3　應(yīng)用示例
11.5　間歇生產(chǎn)過程管理
11.5.1　處方（Reclpe）和配方的管理
11.5.2　間歇生產(chǎn)過程計劃與調(diào)度
思考題與習(xí)題11
12　傳熱設(shè)備的控制
12.1　概述
12.1.1　熱量傳遞的三種方式
12.1.2　換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)類型
12.1.3　換熱設(shè)備的靜態(tài)特性
12.1.4　換熱設(shè)備的動態(tài)特性
12.2　換熱設(shè)備的控制
12.2.1　換熱器的控制
12 2.2　蒸汽加熱器的控制
12.2 3　冷凝冷卻器的控制
12.3　加熱爐的控制
12.3.1　加熱爐的單回路控制方案
12.3.2　加熱爐的串級控制方案
12.4　鍋爐設(shè)備的控制
12 4.1　汽包水位的控制
12.4 2　燃燒系統(tǒng)的控制
12 4.3　蒸汽過熱系統(tǒng)的控制
思考題與習(xí)題12
13　精餾塔的控制
13.1　精餾塔的控制目標(biāo)
13.1.1　質(zhì)量指標(biāo)
13 1.2　產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗
13.2　精餾塔的靜態(tài)特性和動態(tài)特性
13.2 1　精餾塔的靜態(tài)特性
13 2.2　精餾塔的動態(tài)模型
13.3　精餾塔質(zhì)量指標(biāo)的選取
13 3.1　靈敏板的溫度控制
13.3.2　溫差控制
13.3 3　雙溫差控制
13.4　精餾塔的常用控制方案
13 4.1　物料平衡控制
13.4.2　精餾段質(zhì)量指標(biāo)控制
13.4 3　提餾段質(zhì)量指標(biāo)控制
13 4.4　兩端質(zhì)量指標(biāo)控制
13.5　精餾塔的先進(jìn)控制方案
13 5.1　內(nèi)回流控制
13.5.2　產(chǎn)品質(zhì)量的軟測量與推斷控制
13.5.3　精餾塔的節(jié)能控制
思考題與習(xí)題13
14　計算機(jī)綜合集成控制
14.1　計算機(jī)綜合集成控制概述
14.1.1　流程工業(yè)生產(chǎn)過程運(yùn)作特點
14.1.2　計算機(jī)綜合集成控制
14.2　信息源與信息集成系統(tǒng)
14 2.1　企業(yè)信息和數(shù)據(jù)來源
14.2.2　信息分類與編碼
14.2 3　企業(yè)信息系統(tǒng)綜合集成技術(shù)
14.3　數(shù)據(jù)校正技術(shù)
14.3.1　概述
14.3.2　數(shù)據(jù)校正原理
14 3.3　過失誤差檢測原理
14.4　數(shù)據(jù)驅(qū)動下的企業(yè)運(yùn)行
14.4.1　生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行
14.4.2　生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理及運(yùn)行
14.5　優(yōu)化技術(shù)及應(yīng)用
14 5.1　最優(yōu)化概念
14.5.2　實時優(yōu)化經(jīng)濟(jì)模型
14.5 3　實時優(yōu)化控制技術(shù)
14.5 4　最優(yōu)化算法及控制
思考題與習(xí)題14
參考文獻(xiàn)